多次元オーバサンプリングによるアレイセンサの符号化技術

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650476
• Research Institution: YAMAGATA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 田村 安孝 山形大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40171904)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤塚 孝雄 山形大学, 工学部, 教授 (80091875) ; 小山 清人 山形大学, 工学部, 教授 (60007218)
• Keywords: 多次元信号処理 / 超音波アレイセンサ / Δ-Σ変調 / 指向性制御 / 高分子圧電トランスデューサ

Research Abstract

1.多次元オーバサンプリング符号化方式の確立
2次元1次Δ-Σ変調符号化による1次元アレイセンサの信号処理に関して時間サンプリング周波数、アレイ間隔と量子化雑音レベルの関連を明らかにした。その結果、時間及び空間のサンプリング周波数に関し、サンプリング周波数を2倍にする、あるいはアレイ間隔を2分の1にするごとにSN比が9dB向上することがわかった。次に、この結果を2次元アレイへ対応することを検討し、マトリクス、サ-キュラ、マニュラの3種類のアレイについて安定動作する方式を確立した。
2.符号化システムの試作
実数値で与えられた波面を多次元量子化し、得られる複数のビット列を同期して出力するオーバサンプリング符号化システムを試作した。チャンネル数は64である。パターン発生装置のクロック上限は50MHzであるが、今年度試作した駆動回路は上限周波数10MHz、最大出力振幅100Vppである。
超音波アレイセンサの試作
プリント基板上の銅箔をミーリング加工したパターン電極にP(VDF-TrFE)薄膜を積層して高密度の超音波アレイセンサを試作した。また、原理評価用に空中用ダイナミックスピーカアレイも試作した。
4.システムの評価と整備
設計したシステムの動作試験を行なった。スピーカアレイでは、特性の補償により、収束する音場を発生できる見通しを得た。また、シミュレーションにより指向性と発生する波形の評価を行なった。アニュラアレイでは、2次元1次Δ-Σ変調符号化で得られた1ビット信号による駆動は、変調前のアナログ波形による駆動と比べて指向性の誤差は0.3%(時間・空間のオーバサンプル比がともに16)、収束点での波形のSNは80dBと、高い精度で音場を制御できることがわかった。

Research Products

• [Publications] 赤坂修: "多次元信号処理を用いる音響センサの符号化-2次元Δ-Σ変調による2次元アレイの駆動-" 計測自動制御学会学術講演会予稿集. 36. 887-888 (1997)
• [Publications] 川上直哉: "多次元ΔΣ変調とオーバサンプリング技術を用いた高分子密アレイトランスデューサの開発" 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム予稿集. 18. 87-88 (1997)
• [Publications] Yasutaka Tamura: "Wavefront Generation Using a Dense Array and Multidimensional ΔΣ Modulation" Jpn. J. Appl. Phys.36. 3053-3056 (1997)